反向電壓修復儀控制系統設計

宋振華

0 引言

非晶硅太陽能電池（如圖1所示），是通過在在玻璃表面鍍膜，在將膜切割成而成的。切割時用激光刻線的方法，在激光刻線的時候由于激光的不穩定性，會造成有些地方刻不斷，造成電池組短路，為了修復這些短路電池組，所以設計了反向電壓修復儀，其主要原理是給每個電池加反向電壓。通過反向電壓擊穿短路的地方，使得電池恢復正常供電電壓，由于光源采用了模擬1%太陽光，所以每個電池產生的電壓單位為毫F。

圖1 非晶硅太陽能電池

1 控制系統概述

美國OPTO22公司的SNAP 系列是一種典型的“前端分布式智能I/O系統”，SNAP控制器通過ETHERNET/ RS485方式與分布在現場的諸多前端分布式智能I/O單元連接，前端分布式智能I/O單元是由一個智能處理器（或控制器）加一個模塊安裝底板構成，底板上可根據需要插上各種I/O模塊，所有模擬量的I/O模塊都自帶微處理器，因此，I/O的掃描和檢測能達到微秒級和工程單位的I/O級轉換。OPTO22公司提供的軟、硬件都符合國際開放標準，因此，OPTO22公司提供的是一種開放性極高的產品，具備和大量第三方設備進行連接和通訊的能力。機器采用OPTO軟件作為控制軟件，和視窗編輯界面，主要功能有對太陽能每個小電極進行電壓采集，和反向電壓修復作用。主界面如圖2所示。

圖2 反向電壓修復儀控制系統主界面

反向電壓修復儀控制系統特點如下：

1）界面編寫簡單易懂：采用OPTO軟件編寫操作界面，程序采用圖形界面，編寫簡單，多線程I/O掃描引擎技術，使得HMI在性能上具有革命性的改變。

2）運算速度快：它采用128MHz,64位 PAC控制器，可以提供高性能的計算能力。

3）任務的最小控制周期可以達到0.1ms。4）采集模塊能滿足采集需求。組態及編程軟件采用OPTO22。系統硬件構成如圖3所示：

基板選用SNAP-PAC-R2-8。PAC控制器一個。SNAP-IDC-32：10-32VDC數字量模塊一個，分辨率 ：

輸入：15.5位，（±號） 0.004% Span

輸出：12位 0.024% Span

SNAP-ODC-32-SRC:5-60 VDC SCOURCE數字量輸出模塊二個，SNAP-AIV-32模擬量輸入模塊二個，直流開關電源一個24V，反向電源一個，高速中間繼電器50個24V ，工業交換機一臺8端口，控制箱一個。

圖3 系統硬件結構

2 反向電壓修復儀控制系統基本工作原理

通過OPTO自帶的DATALINK軟件對，每次測量的數據進行采集生成TXT文件，如下：

這里面包含：日期，電池板編號，以及每個電極的電壓（mv 為單位）

9/29/2009 3:11:25 PM, 'SH09092601-A2F2 ', 48,56, 42, 73, 102, 101, 132, 123,

114, 122, 147, 136, 128, 115, 125, 105, 125, 102,98, 130, 140, 107, 84, 86,

78, 45, 81, 62, 8, 66, 55, 50, 58, 59, 66, 89, 115,0

9/29/2009 3:32:09 PM, 'SH09092601-A2F2 ', 22,106, 153, 205, 200, 200, 188,

136, 147, 166, 162, 146, 164, 154, 78, 157, 155,153, 0, 2, 151, 142, 153, 141,

145, 140, 151, 159, 126, 102, 161, 154, 162, 152,129, 141, 99, 0

以上數據可直接導入EXCEL文件進行編輯分析系統結構原理圖如圖4所示。

圖4 系統結構原理

3 系統的先進性

該系統控制器選用OPTO22 PLC，上位監控軟件I/O Display，流程圖編程方式，簡單直觀，在實際使用過程中，很好地滿足了產品生產要求。

[1] 王長貴,王斯成.太陽能光伏發電實用技術(第2版)[M].北京:化學工業出版社,2009.

[2] 濱川圭弘.太陽能光伏電池及其應用.北京:科學出版社發行部,2008.

[3] 宋永臣. 太陽能利用新技術[M].北京:科學出版社,2009.

[4] 楊金煥.太陽能光伏發電應用技術[M].北京:電子工業出版社,2009.